物理实验教学研究

物理实验教学篇1

实验教学在高校培养高质量创新人才以及对学生进行全面素质教育中具有独特的作用。物理学是自然科学的基础学科，而物理实验在物理教学中占有极其重要的地位，实验课不仅能巩固、加深学生对课堂知识的理解和掌握，更重要的是对学生能力、科学素养的培养发挥着重要的作用。物理实验技能的训练培养了学生的实际动手能力，提高了科学分析问题、解决问题的能力，能为今后专业知识的学习及工作打下良好的基础。然而大学实验教学中仍然存在一系列问题：我校理工科、农科、医科各专业都要开展物理实验教学，大部分学生认为自己专业与物理实验教学内容相差太远，根本没有关系，做物理实验是在花时间做无用功。这些学生未认识到物理实验课的重要性，没有学习热情，更谈不上学习主动性、积极性，学生做完实验还是对实验原理似懂非懂，不知所学所做，实验报告更是杂乱无章，教师学生牢骚一堆。物理实验课应采取何种更加有效的教学方法，如何抓住学生的学习心理，如何提高学生的学习热情和积极性等，是目前物理实验教学工作者亟须解决的问题，实验教师必须高度关注、积极思考。笔者对自身教学过程中存在的问题进行了深入思考和探索，在本文中提出了一些改进措施。

一、改革实验教学方法

（一）“保姆式学习”向自主学习转变

目前物理实验在教学方法上沿袭传统教学模式，教师是实验教学的主体，手把手演示实验过程，实验过程中学生机械地、被动地“照方抓药”。这种手把手教的“保姆式”教学模式使学生产生依赖心理，束缚了学生的手脚，束缚了学生的思维，扼杀了学生的求知欲。学生在实验中更多的是被动地接受，缺乏积极主动的思考，片面地追求结果，导致学生的动手能力差、分析问题和解决问题的能力得不到培养，更谈不上探索精神和创造力的培养。实验过程中，教师应给予学生更多的自主权，营造一种积极、主动的教学环境，充分发挥学生的主动性和创造性。但是我们的“放手”并非“放羊”，实验教师在实验过程中是“导”师，而不是“教”师，教师应起到引导者和管理者的作用，给予学生适当的提示和点拨。

（二）由单纯的“手动”操作转变为“口动、手动”相结合

在手动操作实验的同时，教师可以随时提问，或提供一些可以讨论的问题，或学生自己提出问题。问题的讨论在同学之间或学生与教师之间进行，实验过程中学生之间可以互相“诊断”，这样把死板的实验课变得更加活跃，不仅提高了学生的学习兴趣和自主创新意识，还增强了同学之间的友谊。不必要求每人一套实验仪器，可以两个同学共同完成实验，这样不仅节约财力，同学之间还可以进行讨论，互相交流，进而加深对实验的理解、掌握对仪器的使用，更好地培养团队精神。这样的安排活跃了学生的思维，使学生的主体地位得到了充分的体现与尊重。

（三）适时进行思路提示，引导学生积极思考

实验过程中教师应适时进行思路提示，以便更好地提高学生的创新思维能力。学生做完实验后，总有这样的心理倾向：这是传统验证性实验，实验设计很完善。所以不去动脑思考，很少有学生尝试去改进实验方法。建议教师在实验过程中或之后，要求学生对实验方法提出改进措施或一些想法。例如金属丝拉伸杨氏模量实验中，教师可以提出这样的问题：除了利用光杠杆法测量微小变化量外，还可以采用什么方法测量？对实验数据的处理，除了逐差法外，还可以采用什么方法来计算？等等。对每个实验，要鼓励同学多思考、多发现、多提问。

（四）将传统的验证型实验转变成应用型实验，调动学生学习兴趣

目前的实验教学项目大部分还是停留在验证实验的层面上，学生的思维空间得不到开发，鲜有教师引导学生研究和设计它的应用。实际上有很多验证型实验在实际中有很重要的应用，而且有很大的开发空间，而这些方面的知识也正是学生最想了解的，更能调动他们的学习积极性，把被动学习真正转化为积极的、主动的学习。例如迈克尔逊干涉在大学物理光学实验中是一个很重要、很典型的实验，但是对于它的实际应用，特别是在大学物理实验中没有做深入的介绍和研究。在教学过程中，我们充分地利用教学资源对该实验进行延伸，测量透明介质的折射率或介质厚度，这样既能调动学生学习兴趣，还拓宽了学生的知识领域和视野，发挥了学生的主观能动性，让他们用自己的思维空间去设计、去探索。

（五）必须采取淘汰制度

一些学生跟不上或不认真做实验，成绩不及格是很正常的，有一定的淘汰率才可能保证教学质量。实验课成绩的评定主观性强，而我们的教师又总怀着仁慈的态度，长此以往，导致每届学生都“信心满满”，肯定能过。这样肯定会助长部分学生的不良学风，恶性循环。所以，实验课一定要和理论课一样，留出不及格学生比例，并严格执行。

二、严格实验课纪律，健全考核制度

（一）规定实验操作时间

不同难度的实验规定不同的合理操作时间，实验课不允许拖堂。若学生在规定时间内未完成实验，没有补课机会，当然实验课的成绩也会受到影响。

（二）改革考核方式，严格考核实验

实验成绩加大平时操作成绩、期末操作考试成绩的比重，减少实验报告成绩的比重，这样可以激发学生的学习主动性，大大减少学生对实验课程不重视和互相抄袭等问题。除了按要求写实验报告外，还要求学生进行口头报告，促使学生真正重视实验，同时口头报告也是对学生语言表达能力的培养与锻炼。

三、结语

以上是笔者从教学实践中总结出的一些提高物理实验课教学效果的改革措施，通过这些措施的实施，我们明显感觉到学生的学习主动性和积极性，实验动手能力、分析和解决问题的能力都大有进步。但同时我们也认识到还有许多不足之处，希望和广大实验工作者共同探讨。

作者:张秀云 张金波 赵新丽 吴永萍 单位:扬州大学物理科学与技术学院

物理实验教学篇2

一引言

大学物理实验课是高等学校的一门重要的公共基础实践课，根据教育部的本科专业目录显示，目前在全国本科专业中电子、计算机、土木、建筑、工程、通讯、机械、材料、能源、数学等300多个专业开设了大学物理实验课程。大学物理实验作为大学生实践教学的重要环节，它对高素质创新人才的培养有着不可替代的作用，在理工科专业中的重要性地位不言而喻，尤其是在理工科为主的学校，物理实验课作为理工科专业学生的一门必修课，是学生进入大学接受高等教育系统的实验技能训练和实验系统方法的开端。在上个世纪，物理实验课程曾经为培养优秀人才作出了卓越的贡献，而进入二十一世纪后，随着各产业之间的相互融合逐步加强，社会对毕业生的综合能力与创新能力要求也越来越高，而与此同时，随着高校的扩招，高校学生层次的区别与专业的广泛性明显提高，大学物理实验教学状况不容乐观,“重结果、轻过程”现象越来越明显,同时，在大学物理实验的教学内容方面虽基础全面但相对陈旧，与各行业的实际应用与发展脱节比较严重。因此，很多高校对大学物理实验教学从教学内容、教学方式、教学手段等多方面进行了改革[1-6]，并取得了很多成绩，这些教学改革的研究已被越来越的应用于课堂教学中，成为提高大学物理教学质量、教学效果的有利手段。为了使其在大学物理实验教学中发挥更大的作用，笔者查阅了《知网》等数据库，统计了近年来的文献，从文献研究内容分析总结了十年来我国大学物理实验教学改革的研究进展与取得的成就。以期收到抛砖引玉的效果。

二教学内容的改革方面

通过上述分析可以看出10年来我国的教育工作者主要进行了以下改革：在教学内容改革方面主要是通过更新实验内容：淘汰落后、简单和验证型实验题目，增加新型的综合性、创新性实验内容，学以致用，加强实验内容的前言、实用性。例如，长春工程学院的李素文等人将实验内容划分为三个层次，即：基础性实验、演示实验和创新性设计研究实验，并根据每个学生的学习能力不同，采用不同的教学计划和教学方法。通过基础与验证性实验来提高学生的实验操作能力。通过演示性实验内容来增加实验的趣味性，调动学生的学习热情与学习兴趣，并为后续开设创新性实验做铺垫。所设计出的研究性实验的题目既开拓了学生的视野，又激发学生的潜能，还使学生对学科发展的前沿有一定的了解，形成专业的基本素质和基本技能。在进行研究性创新实验教学时，他们改变了传统的教学模式，让学生根据已了解的问题，查阅相关科技前沿发展动态，通过独立选题、独立研究、独立设计、独立操作、独立分析问题和解决问题的方法，实现学生自主学习、自由发挥、自主创新，充分施展个人才能，培养提高他们的创新意识，创新素质和创新能力[7]。

三教学方法的改革

在教学方法改革方面也有许多突出的成就，延边大学在实验教学中针对同一个实验题目，根据不同专业学生的学习能力的差别，采用不同的授课模式和教学方法进行教学，做到因材施教，调动了学生的学习积极性，提高了教学效果[8]。大连海洋大学把实验内容体系按循序渐进、由浅入深的认识规律分四阶段进行，采取梯次推进的教学方式[9,10]，并将“启发式”、“引导式”、“构想式”、“研究讨论式”等多种教学方法引入实验教学，第一阶段为“预备实验”，着重物理实验的预备知识和技能的训练，主要采用“启发式”的教学方法，如在学习长度的测量实验时，让学生通过对比普通米尺、游标卡尺、螺旋测微器、到利用光的干涉测量微小长度的变化，来启发学生只要不断创新才能进步。对第一阶段的实验通常采用先由教师指导上课，后面再作为开放实验开出。第二阶段是“基础性实验”，重点在于使学生了解和掌握各种基本物理量的测量和基本测量方法。主要采用“引导式”教学方式，使学生对实验设计的指导思想和实验原理都清楚。第三阶段为“综合性实验”，目的是培养学生综合实验能力和实验设计创新能力，加强知识的深度和广度。在实验内容上突出综合性、多层次的特点．主要采用“讨论式”教学方法，体现多种仪器使用的综合和学科分支知识与实验方法的综合。第四阶段是“设计性实验”，采用“构想式”、“研究讨论式”教学方法，培养学生分析问题解决问题的能力，调动学生的积极性和实验兴趣，例如，对于“电桥法测量电阻”这一实验，他们打破了传统的教学方法，先提出如何测量一未知电阻的阻值这一问题，让学生自己思考并设计出测量方法，然后让学生对他们设计的方法进行讨论，分析不同方法的优缺点，最后再将“用电桥法测量电阻”介绍给学生并让他们与其它方法进行比较。这对培养学生科学实验素质和创新能力有重要作用。

四教学手段的改革

在教学手段改革方面，黑龙江科技大学张晓鹏等人建立了学校的物理实验电子系统，开设了实验背景、实验技巧要领、实验要求、实验步骤和实验相关思考题等模块[11]。学生不仅能够通过这一平台对实验提前进行了解，还可以下载相关资料，与任课教师进行网上交流互动，他们还利用Flash软件，开发出了虚拟仿真实验．放在网上供学生进行远程操作，这些可以进一步加深学生对实验要领的掌握、实验步骤的理解，提升学生物理实验的积极性，提高教学效果。李颖将信息技术应用于物理实验教学，不仅丰富了实验教学内容，也使一些教学内容变得直观、易懂，从而有效的提高了学生的学习兴趣、创新思维和创造能力[12]。

五考核制度的改革

在实验考核改革方面主要是通过将学生遵守实验室规章制度情况；预习及撰写预习报告情况；动手能力及仪器操作使用情况；数据测取、记录及实验报告撰写情况独立分析和解决实际问题情况；作为平时的考核依据；同时加入期末考核，通过学生抽签形式现场进行实验并给出实验结果，同时，有些学校为鼓励学生探索创新还规定，对在实验中有所发明、创新或在综合性、设计性实验中有较大突破的学生给予一定的实验加分,甚至免于实验考试,另外，有些学校为了克服物理实验的评分主观因素影响大的缺点，要求每个实验室的实验教师都应该把实验操作细则列出，并根据学生课堂表现，如原理是否清楚、观察是否仔细，操作正确与否、遇到问题是否能独立解决、获得数据可信度等给出课堂表现分。对于实验报告的评分，有些学校要求学生不仅要有实验结果还要对实验结果进行适当分析，尤其是对于误差较大的实验结果要分析产生原因，并调整了以往只注重实验结果是否正确和实验报告是否规范的评定标准，把学生对实验结果的分析作为一个给分点，对于数据不好的实验报告如果学生能进行合理的分析讨论，明确误差产生的原因、知道如何改进或对实验能有实实在在的体会、想法也同样给以好的分数,张道清等对不同年级的学生采取不同考核方式，通过让学生进行科技制作、拍实验微课和完成创新设计实验等多种形式来对学生进行考核，取得了较好的教学效果[16]。

六其它方面的改革

除了教学内容、教学方法和考核制度改革外，还有很多教师在实验室开放、教学模式等方面进行了改革与探索[17,18]，例如，张晓鹏等人建立了学校的物理实验电子系统，开设了实验背景、实验技巧要领、实验要求、实验步骤和实验相关思考题等模块。学生不仅能够通过这一平台对实验提前进行了解，还可以下载相关资料，与任课教师进行网上交流互动，他们还利用Flash软件，开发出了虚拟仿真实验．放在网上供学生进行远程操作，这些可以进一步加深学生对实验要领的掌握、实验步骤的理解，提升学生物理实验的积极性，提高教学效果。有些学校将PPT和微课小视频用于实验教学也取得了很好的教学效果。

作者:白亚乡 唐茂勇 王丽娜 单位:大连海洋大学理学院

物理实验教学篇3

物理学是研究自然界物质基本结构、作用规律和运动规律的科学，其理论既充分应用数学作为自己的工作语言，又以实验作为检验理论正确性的唯一标准，是最精密的一门自然科学学科。据统计，从1901年到2018年两百多位诺贝尔物理学奖中，有约75%是与物理实验有关，可见，物理实验的重要性不言而喻。大学物理实验在高等教育中作为理工农医类学生的一门基础必修课程，在培养学生的动手操作能力、自学能力、提出问题、分析问题和解决问题及创新能力方面有着重要作用。然而，长期以来，我国的大学物理实验教学模式主要以传统的授课模式为主，大多数实验还是停留在教师讲，学生听，教师演示，学生模仿的教学模式，师生间的互动很少，学生的主动性不高。在2017年全国高等学校物理基础课程青年教师讲课比赛中，12个教师里只有5名教师在讲课时与学生进行了互动［1］。且实验内容大多数属于验证性实验，不利于培养学生的创新能力。因此，对大学物理实验教学内容、教学方法进行改革研究是一项长期的过程。

1实验内容的改革

大学物理实验课内容按照原理涉及的主要领域可分为:力学实验、热学实验、电学实验、光学实验和近代物理实验;按照难易程度一般可以分为以下几种类型:基础性实验、验证性实验、综合性实验和研究性实验。长期以来，我国的大学物理实验课程内容主要以验证性的实验为主，部分实验内容比较陈旧，学生只要按照教材上的实验步骤或演示过程做实验即可得到实验结果，整过实验过程学生缺乏主动性、思考性和独立性。作为基础课程的大学物理实验，学生大致可分为理学类、工学类、农林医学类甚至还有文史经管类。不同专业学生的理论基础不同，要求的层次不同，课时也不同。由于有各专业特点不一样，因此在实验内容的选择上，应该有不同的安排。比如文科类学生的实验项目，首先在课程设置上可把大学物理实验设置成全校公选课，其次由于文科生的思维方式，动手操作能力和物理基础知识掌握程度与理工科学生不同，所以在实验项目的选择上要倾向于直观演示及趣闻性强的实验现象和基本仪器的使用为主［2］，实验报告主要以定性分析为主;对农林医学类学生，由于其物理基础知识也较薄弱，因而实验内容的选择上也尽可能是验证性和常用仪器的使用为主，并有少量的综合研究性实验(实验内容最好与各专业应用相联系)，实验报告数据处理只做简单的处理分析即可;而对理工类学生，实验内容除了几种较复杂的基本仪器使用外，其余实验项目尽量以综合性、探究性、研究设计性为主，并尽量与其专业相关度大一些，实验过程中不仅要严格要求数据的规范记录，还要对数据处理有较深层次的处理手段和方法。中国大学生物理学术竞赛(CUPT)，是中国借鉴国际青年物理学家锦标赛的模式创办的全国赛事，该项活动得到了教育部的支持，并被列入中国物理学会物理教学指导委员会的工作计划，是实践国家创新驱动发展战略纲要和国家教育中长期发展规划纲要的重要大学生创新竞赛活动之一。其竞赛题目基本是贴近生活的开放性物理问题，内容基本涵盖了力学、热学、电磁学和光学等物理分支，需要的实验器材并不复杂，大多可借助实验室现有的仪器完成［3］。因此，可针对性选一些题目引入到大学物理实验中作为设计性和综合性实验，由学生动手设计实验，搭建仪器，完成实验并分析实验结果等。这样既锻炼了学生的动手能力、思考能力、团队协作能力，同时在考核方面也能对学生的能力有较好的区分，也有利于激发学生对物理实验的兴趣。

2实验教学方法、手段的改革

对大学物理实验教学方法的改革，有基于元认知理论和交往学习理论提出了“基于物理规律探索下”的大学物理实验教学方法的研究［4］;有基于建构主义学习理论下的“启发式-互动式”大学物理实验教学模式的探索与应用［5］;有基于OBE理念下的大学物理实验教学改革的探究［6］等等。可以说，每种教学方法、手段的提出都有一定的理论基础和现实意义，但在实验中针对不同实验层次、不同专业灵活开展多样化、混合式的教学方法和手段才是最有实际意义。当前我国正处于全球互联网+时代，各行各业需要的是数字化、智能化、个性化的解决方案和创新型人才。因此在大学物理实验教学中，我们应从以下几方面对教学手段方法进行相应的改革:

(1)针对不同层次实验，可进行不同的授课模式。对验证性类实验，由于实验原理较为简单，这时应强调学生对基本仪器的使用，读数，记录数据等方面的规范及掌握，之后利用半小时左右时间对实验中的基本问题进行探究式、讨论式教学，及时评估学生实验的情况;对一些经典物理实验，很多是获得诺贝尔物理学奖的科学家开创的，这些实验不仅包含了丰富的物理知识和精妙的设计，更包含了科学家不畏艰难的创造精神，对这类实验教学时可适当引入物理学史，这样不仅可以提高学生的兴趣，还能让学生体会物理实验背后的奥秘;对综合性研究性实验，在完成基本的实验内容后，可对实验进行一些拓展，让学生对实验中的碰到的某些问题、某些实验现象及应用进行分析讨论。

(2)充分利用网络资源。当今世界是一个互联网+的时代，可以充分利用各种现代科技手段辅助教学，这样不仅能大大地提高教学效率，还能加强师生之间的紧密联系。如在教学中使用微信或QQ建立学习群、公众号等，一方面可以方便教师向学生传达相关的详细资料，另一方面可以监控学生在课堂下的自主学习情况;或制作微课、在线课程，让学生在上课前选择大学物理实验观看教学视频，结合教材循序渐进掌握本次实验的主要知识点。

(3)利用软件进行虚拟模拟实验和数据处理。制作大学物理虚拟实验系统或PPT教学动画演示，鼓励学生利用excel，matlab等软件对实验数据进行处理，这样不仅有利于减少甚至避免对贵重仪器的损耗，而且有利于把抽象难理解的实验概念原理规律比较直观地呈现出来，便于学生理解，有利于实验内容扩展和延展，有利于让学生从复杂的计算中解脱出来，增加学习的兴趣。

3实验考核

我校现行大学物理实验考核主要由三部分组成，预习(10%～20%)、操作(30%～40%)和报告(50%)。实验最终成绩由每个实验取平均值。实验预习虽然都是手写，但自己的语言基本没有，实验原理和步骤基本上是原封不动照搬课本。数据虽然自己处理，但由于部分实验是两人一组，其中很难看出小组之间的数据处理抄袭。为反映学生的真实实验水平，我们要重视实验过程考核，实施科学的课程考核评价体系。由于在实验中很难做到精细的判断打分，从写的预习报告及后面交的报告中也很难区分每个学生的真实情况，因而建议实施灵活的实验考核模式。每学期实验项目结束后可以得到每个学生所做实验的平均分，然后可随机抽取其中部分学生(平时分不及格的学生，对自己的实验成绩分不满意的学生，及系统随机抽取的学生)参加期末统一的抽签项目操作考试并给出最终成绩，未抽到的就以平时统计的分数作为这门课的最终成绩。这样一方面可促使学生在平时的实验中更能积极主动动手及思考，另一方面也可让那些认为平时得分较低的学生有机会能证明自己的实验水平。

4总结

以上是笔者对大学物理实验教学的思考及建议，在大学物理实验教学中，只有根据专业特点有针对性地选择实验项目，提倡多种教学方法和手段，优化考核方案，这样才能真正发挥这门课的作用，才能很好地培养学生的动手能力，分析问题、解决问题和创新的能力。

作者:詹琼 单位:贵州大学物理学院